Anmeldung HISPOS. Klausur MAI JULI. Prüfungsanmeldung ab sofort möglich Verpflichtend Anmeldung bis zum 19. Mai 2014

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1 I n t e r a k t i v e HA u t o m a t e n _ Programmieren für Ingenieure Sommer 214 Andreas Zeller, Universität des Saarlandes Anmeldung HISPOS Prüfungsanmeldung ab sofort möglich Verpflichtend Anmeldung bis zum 19. Mai 214 MAI 19 Klausur JULI 19

2 leds Felder initialisieren While-Schleifen int leds[7]; void setup() { int leds[] = leds[] = 13; { 13, 12, 11, 1, 9, 8, 7 ; leds[1] = 12; leds[2] = 11; leds[3] = 1; void setup() { leds[4] = 9; // Bereits initialisiert leds[5] = 8; leds[6] = 7; i = 1; while (i < 5) { Serial.println(i); i = i + 1; Serial.println("ENDE"); Ausgeführte Anweisungen i = 1; Serial.println(i); i = i + 1; // 2 Serial.println(i); i = i + 1; // 3 Serial.println(i); i = i + 1; // 4 Serial.println(i); i = i + 1; // 5 Serial.println("ENDE"); s Zeichenkette H a l l o \ char s[] = { 'H', 'a', 'l', 'l', 'o', '', '\'; oder kürzer char s[] = "Hallo"; Was ist s[]? Heartbeat void setup() { Serial.begin(96); char buffer[1]; char secret[2] = Joshua"; // Puffer // Geheime Daten while (1) { // Endlosschleife if (Serial.available() > ) { // Daten verfügbar int n = Serial.parseInt(); // Anzahl Zeichen Serial.readBytes(buffer, n); // Zeichen einlesen for (int i = ; i < n; i++) // Zeichen ausgeben Serial.print(buffer[i]); Serial.println(); Themen heute wiki/file:media-markt-automat.jpg Zeichenketten Interaktion Automaten Ein Kauf Artikel auswählen Münzen einwerfen Artikel ausgeben

3 Artikel auswählen Artikel auswählen Zeige eine Auswahl (Menü) vorhandener Artikel an Der Benutzer soll mit Tasten zwischen Artikeln navigieren Dabei soll jeweils der Preis angezeigt werden Ein Kauf Artikel auswählen Münzen einwerfen Artikel ausgeben Münzen einwerfen Münzen (,1 2, ) erkennen Nach Einwurf vom Betrag abziehen Münzen einwerfen Zu zahlenden Restbetrag anzeigen Wiederholen, bis Restbetrag =,

4 Ein Kauf Artikel auswählen Münzen einwerfen Artikel ausgeben Artikel ausgeben Bei uns etwa: LED leuchten lassen Artikel ausgeben Interaktion Fotos: Wikipedia, Pixabay

5 LCD-Anzeige Für Interaktion mit Käufer: Preis anzeigen Restbetrag anzeigen Plan Wir schließen ein LCD-Display an Wir schließen Taster an für die Auswahl des Artikels als Sensoren für den Münzeinwurf Wir führen den Käufer durch den Kauf LCD anschließen Tutorial/LCD_bb.png steuert Anzeige Potentiometer steuert Kontrast

6 LCD-Bibliothek Eine Bibliothek sammelt Funktionen zu einem bestimmten Zweck Die LiquidCrystal-Bibliothek erlaubt es, ein angeschlossenes LCD anzusprechen Um die Bibliothek zu nutzen, muss sie zunächst eingebunden werden. #include <LiquidCrystal.h> LCD einrichten Dieser Code richtet ein lcd-objekt ein, dessen Funktionen wir dann nutzen können // Anschlüsse der LCD-Anzeige int rspin = 2; int epin = 3; int d4pin = 4; int d5pin = 5; int d6pin = 6; int d7pin = 7; LiquidCrystal lcd(rspin, epin, d4pin, d5pin, d6pin, d7pin); Ausgabe auf LCD lcd.print() gibt einen Text oder einen Wert auf dem LCD aus void setup() { lcd.begin(16, 2); // Breite, Höhe lcd.print("hello, world"); H e l l o, w o r l d 1

7 Texte und Werte eigener Wahl ausgeben Demo Schreibmarke Die Schreibmarke (Cursor) bestimmt, wo der nächste Text ausgegeben wird Zu Beginn links oben; wird mit jeder Ausgabe weiterbewegt Analog: Schreibmarke in Textverarbeitung Schreibmarke bewegen Die Funktion lcd.setcursor(x, y) bewegt die Schreibmarke auf Spalte x, Zeile y Position oben links ist (, )

8 Schreibmarke bewegen void setup() { lcd.clear(); // Bildschirm löschen lcd.print("hello, world"); lcd.setcursor(, 7); lcd.print("class"); Schreibmarke bewegen void setup() { lcd.clear(); // Bildschirm löschen lcd.print("hello, world"); lcd.setcursor(, 7); lcd.print("class"); H e l l o, w o r l d 1 Schreibmarke bewegen void setup() { lcd.clear(); // Bildschirm löschen lcd.print("hello, world"); lcd.setcursor(, 7); lcd.print("class"); H e l l o, c l a s s 1 w

9 Zeit ausgeben void setup() { lcd.begin(16, 2); // Breite, Höhe lcd.print("hello, world"); void loop() { lcd.setcursor(, 1); lcd.print(millis() / 1); H e l l o, w o r l d Schreibmarke bewegen; mit cursor() anzeigen lassen Demo Zeichenketten in C Ein einzelnes Zeichen wird in C in einzelne Hochkomma eingeschlossen: char c = 'a'; lcd.print(c); Die wichtigste Verwendung ist als Feld von Zeichen (Zeichenkette, auch String) Zeichenketten enden mit einem speziellen Null-Zeichen, geschrieben als \

10 s Zeichenkette H a l l o \ char s[] = { 'H', 'a', 'l', 'l', 'o', '', '\'; oder kürzer char s[] = "Hallo"; String-Funktionen Um mit Zeichenketten umzugehen, bietet C zahlreiche Funktionen: strcpy() Zeichenkette kopieren strcat() Zeichenketten verknüpfen strlen() Länge bestimmen strcmp() Zeichenketten vergleichen Zeichenketten kopieren strcpy(ziel, quelle) kopiert quelle nach ziel ziel muss groß genug sein für quelle name char name[2]; strcpy(name, "Test"); T e s t \

11 Zeichenketten verknüpfen strcat(ziel, quelle) hängt quelle an ziel an ziel muss groß genug sein name char name[2]; strcpy(name, "Test"); strcat(name, "en"); T e s t \ Zeichenketten verknüpfen strcat(ziel, quelle) hängt quelle an ziel an ziel muss groß genug sein name char name[2]; strcpy(name, "Test"); strcat(name, "en"); T e s t e n \ Länge bestimmen strlen(s) gibt die Länge von s zurück name char name[2]; strcpy(name, "Test"); n = strlen(name); // n = T e s t \

12 Zeichenketten vergleichen Zeichenketten können nicht mit ==, = usw. verglichen werden strcmp(s, t) vergleicht s und t Rückgabe: bei gleichem Inhalt < wenn s alphabetisch vor t kommt > wenn s alphabetisch nach t kommt int u = strcmp("anton", "Anton"); int v = strcmp("anton", "Berta"); Zeichenketten als Parameter Eine Zeichenkette name als Parameter wird so deklariert: char name[] (oft auch: char *name) void print_ten_times(char text[]) { lcd.print(text); // noch neun Mal ausgeben strcpy() So könnte eine Implementierung von strcpy() (Zeichenkette kopieren) aussehen: void strcpy(char ziel[], char quelle[]) { int i = ; while (quelle[i] = '\') { ziel[i] = quelle[i]; i++; ziel[i] = '\';

13 strcpy() Warum nicht ziel[i++] = quelle[i]? Weil nicht exakt definiert ist, wann i erhöht wird. Alternative Implementierung für Tippfaule void strcpy(char ziel[], char quelle[]) { int i = ; int j = ; while (ziel[i++] = quelle[j++]) { Echte C-Experten können das noch kürzer strcat() So könnte eine Implementierung von strcat() (Zeichenketten verknüpfen) aussehen: void strcat(char ziel[], char quelle[]) { int i = strlen(ziel); int j = ; while (quelle[j] = '\') { ziel[i] = quelle[j]; i++; j++; ziel[i] = '\'; strcat(ziel, en ) void strcat(char ziel[], char quelle[]) { int i = strlen(ziel); int j = ; while (quelle[j] = '\') { ziel[i] = quelle[j]; i++; j++; ziel[i] = '\'; ziel T e s t \

14 strcat(ziel, en ) void strcat(char ziel[], char quelle[]) { int i = strlen(ziel); int j = ; while (quelle[j] = '\') { ziel[i] = quelle[j]; i++; j++; ziel[i] = '\'; ziel T e s t e n \ strlen() So könnte eine Implementierung von strlen() (Länge bestimmen) aussehen: Typ des Rückgabewertes int strlen(char s[]) { int i = ; while (s[i] = '\') { i++; return i; int n = strlen(ziel); Rückgabe Artikel auswählen Artikel auswählen Zeige eine Auswahl (Menü) vorhandener Artikel an Der Benutzer soll mit Tasten zwischen Artikeln navigieren Dabei soll jeweils der Preis angezeigt werden

15 Plan In oberer Zeile Artikel anzeigen Artikel anzeigen int DRINKS = 3; char *drink_name[] = { "Wasser", "Limo", "Bier" ; void print_drinks() { char buffer[2]; strcpy(buffer, ""); for (int i = ; i < DRINKS; i++) { if (i > ) strcat(buffer, " "); strcat(buffer, drink_name[i]); lcd.print(buffer); Getränkemenü a s s e r L i m o B i e r H W 1

16 Schreibmarke bewegen; mit cursor() anzeigen lassen Demo Artikel auswählen Artikel auswählen Zeige eine Auswahl (Menü) vorhandener Artikel an Der Benutzer soll mit Tasten zwischen Artikeln navigieren Dabei soll jeweils der Preis angezeigt werden Plan In unterer Zeile Preise anzeigen Jeweils unter dem Artikelnamen Problem: Preise als Zeichenketten darstellen

17 Zeichen zu Zahlen Die Funktion atoi(s) wandelt den Beginn einer Zeichenkette s in eine ganze Zahl um Führende Leerzeichen werden überlesen s bleibt unverändert Keine Fehlererkennung n = atoi("25"); n = atoi(" 25"); n = atoi(" 25 years"); n = atoi("25years"); Zahlen zu Zeichen Die Funktion sprintf(s, format, werte ) füllt s mit werte, wie in format angegeben: %d Dezimalzahl (decimal) char buf[128]; sprintf(buf, "%d", 25); // buf[] == "25" %s Zeichenkette (string) sprintf(buf, "%s", "Hugo"); // buf[] == "Hugo" %f Fließkommawert (floating point) sprintf(buf, "%f", 3.14); // buf[] == "3.14" Zahlen zu Zeichen Das sprintf()-format kann weiteren Text enthalten, der dann mitkopiert wird: char buf[128]; int n = 25; sprintf(buf, "Kaufen Sie %d Pelze", n); // buf[] == "Kaufen Sie 25 Pelze"

18 Zahlen zu Zeichen Die Ausgabe von mehreren Parametern ist ebenfalls möglich: char buf[128]; int n = 25; int p = 6; sprintf(buf, "%d Bohrer zu %d Euro", n, p); // buf[] == "25 Bohrer zu 6 Euro" Maximale Länge Zahlen vor der Formatangabe bestimmen die maximale Länge char buf[128]; int n = 25; sprintf(buf, "Anzahl:%5d", n); // buf[] == "Anzahl: 25 5 Zeichen sprintf(buf, "Anzahl:%7d", n); // buf[] == "Anzahl: 25" 7 Zeichen Nachkommastellen Punkt und Zahl vor der Formatangabe bestimmen die Nachkommastellen: char buf[128]; double pi = ; sprintf(buf, "pi = %.3f", pi); // buf[] == "pi = 3.142" 3 Stellen sprintf(buf, "pi = %7.2f", pi); // buf[] == "pi = 3.14" 2 Stellen

19 Menü mit Preis int DRINKS = 3; char *drink_name[] = { "Wasser", "Limo", "Bier" ; double drink_price[] = { 1., 1.5, 2.5 ; void print_prices() { int x = ; for (int i = ; i < DRINKS; i++) { char buffer[1]; lcd.setcursor(x, 1); sprintf(buffer, "%.2f", drink_price[i]); lcd.print(buffer); x += strlen(drink_name[i]) + 1; Getränkemenü W a s s e r L i m o B i e r 1 1 H Schreibmarke bewegen; mit cursor() anzeigen lassen Demo

20 Artikel auswählen Artikel auswählen Zeige eine Auswahl (Menü) vorhandener Artikel an Der Benutzer soll mit Tasten zwischen Artikeln navigieren Dabei soll jeweils der Preis angezeigt werden Plan Aktuell ausgewählten Artikel durch Blinken sichtbar machen Auswahl mit Drehimpulsgeber Drehimpulsgeber Quelle: bilder/web/xxl_ws/b4/ STEC12E-VERT.png Beim Drehen kurzer Impuls (= Verbindung zwischen Pin Impuls und Impuls links bzw. Impuls rechts) Beim Drücken wie Taster Impuls links Pin Impuls Pins Taster Impuls rechts

21 Anschluss Drehimpulsgeber // Impulsgeber und Taster verbinden mit GND int turnleftpin = 1; // Impulsgeber int turnrightpin = 11; int selectpin = 12; // Taster void setup() { pinmode(turnleftpin, INPUT_PULLUP); pinmode(turnrightpin, INPUT_PULLUP); pinmode(selectpin, INPUT_PULLUP); // Weitere Initialisierungen Aktiviert eingebauten Pullup-Widerstand Getränkemenü ஏW a s s e r L i m o B i e r 1 1 H Getränkemenü W a s s e r ஏL i m o B i e r 1 1 H

22 Getränkemenü W a s s e r L i m o ஏB i e r 1 1 H Getränkemenü W a s s e r ஏL i m o B i e r 1 1 H Schreibmarke sichtbar machen Mit lcd.cursor() können wir die Schreibmarke als Unterstrich (_) sichtbar machen lcd.blink() lässt sie als Block blinken lcd.nocursor(), lcd.noblink() schaltet dies wieder ab

23 Auswahl anzeigen // Schreibmarke auf Getränkename positionieren // drink = : 1. Getränk, // drink = 1: 2. Getränk, usw. void show_selection(int drink) { int x = ; for (int i = ; i < drink; i++) { x += strlen(drink_name[i]); x += strlen(" "); lcd.setcursor(x, ); lcd.blink(); Getränk wählen // Getränk auswählen und dessen Nummer zurückgeben int choose_drink() { int current_selection = ; unsigned long last_select = millis(); show_selection(current_selection); while (1) { if (millis() - last_select > 2) { // Drehen nach rechts if (digitalread(turnrightpin) == LOW) { if (current_selection < DRINKS - 1) { current_selection++; show_selection(current_selection); last_select = millis(); // Drehen nach links if (digitalread(turnleftpin) == LOW) { if (current_selection > ) { current_selection--; show_selection(current_selection); last_select = millis(); // Drücken if (digitalread(selectpin) == LOW) { lcd.noblink(); return current_selection;

24 // Getränk auswählen und dessen Nummer zurückgeben int choose_drink() { int current_selection = ; unsigned long last_select = millis(); show_selection(current_selection); while (1) { if (millis() - last_select > 2) { // Drehen nach rechts if (digitalread(turnrightpin) == LOW) { if (current_selection < DRINKS - 1) { current_selection++; show_selection(current_selection); last_select = millis(); // Drehen nach links if (digitalread(turnleftpin) == LOW) { if (current_selection > ) { current_selection--; show_selection(current_selection); last_select = millis(); // Drücken if (digitalread(selectpin) == LOW) { lcd.noblink(); return current_selection; Impuls links Pin Impuls Pins Taster Impuls rechts Alles zusammen void loop() { lcd.clear(); print_drinks(); print_prices(); int selection = choose_drink(); // Weitere Funktionen, etwa: // pay_for_drink(selection); // dispense_drink(selection); Schreibmarke bewegen; mit cursor() anzeigen lassen Demo

25 Ein Kauf Fertig siehe Übung siehe Übung Artikel auswählen Münzen einwerfen Artikel ausgeben LCD einrichten // Anschlüsse der LCD-Anzeige int rspin = 2; int epin = 3; int d4pin = 4; H e l l o, w o r l d int d5pin = 5; 1 int d6pin = 6; int d7pin = 7; LiquidCrystal lcd(rspin, epin, d4pin, d5pin, d6pin, d7pin); void setup() { lcd.begin(16, 2); // Breite, Höhe lcd.print("hello, world"); Drehimpulsgeber Beim Drehen kurzer Impuls (= Verbindung zwischen Pin Impuls und Impuls links bzw. Impuls rechts) Beim Drücken wie Taster Impuls links Pin Impuls Pins Taster Impuls rechts Zeichenketten in C Ein einzelnes Zeichen wird in C in einzelne Hochkomma eingeschlossen: char c = 'a'; lcd.print(c); Die wichtigste Verwendung ist als Feld von Zeichen (Zeichenkette, auch String) Zeichenketten enden mit einem speziellen Null-Zeichen, geschrieben als \ Menü mit Preis int DRINKS = 3; char *drink_name[] = { "Wasser", "Limo", "Bier" ; double drink_price[] = { 1., 1.5, 2.5 ; void print_prices() { int x = ; for (int i = ; i < DRINKS; i++) { char buffer[1]; lcd.setcursor(x, 1); sprintf(buffer, "%.2f", drink_price[i]); lcd.print(buffer); x += strlen(drink_name[i]) + 1; Handouts

26 strlen() So könnte eine Implementierung von strlen() (Länge bestimmen) aussehen: Typ des Rückgabewertes int strlen(char s[]) { int i = ; while (s[i] = '\') { i++; return i; int n = strlen(ziel); Rückgabe LCD einrichten // Anschlüsse der LCD-Anzeige int rspin = 2; int epin = 3; int d4pin = 4; H e l l o, w o r l d int d5pin = 5; 1 int d6pin = 6; int d7pin = 7; LiquidCrystal lcd(rspin, epin, d4pin, d5pin, d6pin, d7pin); void setup() { lcd.begin(16, 2); // Breite, Höhe lcd.print("hello, world"); Artikel anzeigen int DRINKS = 3; char *drink_name[] = { "Wasser", "Limo", "Bier" ; void print_drinks() { char buffer[2]; strcpy(buffer, ""); for (int i = ; i < DRINKS; i++) { if (i > ) strcat(buffer, " "); strcat(buffer, drink_name[i]); lcd.print(buffer);

27 Menü mit Preis int DRINKS = 3; char *drink_name[] = { "Wasser", "Limo", "Bier" ; double drink_price[] = { 1., 1.5, 2.5 ; void print_prices() { int x = ; for (int i = ; i < DRINKS; i++) { char buffer[1]; lcd.setcursor(x, 1); sprintf(buffer, "%.2f", drink_price[i]); lcd.print(buffer); x += strlen(drink_name[i]) + 1; Anschluss Drehimpulsgeber // Impulsgeber und Taster verbinden mit GND int turnleftpin = 1; // Impulsgeber int turnrightpin = 11; int selectpin = 12; // Taster void setup() { pinmode(turnleftpin, INPUT_PULLUP); pinmode(turnrightpin, INPUT_PULLUP); pinmode(selectpin, INPUT_PULLUP); // Weitere Initialisierungen Aktiviert eingebauten Pullup-Widerstand Getränk wählen // Getränk auswählen und dessen Nummer zurückgeben int choose_drink() { int current_selection = ; unsigned long last_select = millis(); show_selection(current_selection); while (1) { if (millis() - last_select > 2) { // Drehen nach rechts if (digitalread(turnrightpin) == LOW) { if (current_selection < DRINKS - 1) { current_selection++; show_selection(current_selection); last_select = millis();

28 // Drehen nach links if (digitalread(turnleftpin) == LOW) { if (current_selection > ) { current_selection--; show_selection(current_selection); last_select = millis(); // Drücken if (digitalread(selectpin) == LOW) { lcd.noblink(); return current_selection; Alles zusammen void loop() { lcd.clear(); print_drinks(); print_prices(); int selection = choose_drink(); // Weitere Funktionen, etwa: // pay_for_drink(selection); // dispense_drink(selection);